Magnetische Störeffekte in der Rauschthermometrie

Fischer, M.

Book/Report

FZJ-2018-03717

Magnetische Störeffekte in der Rauschthermometrie

Fischer, M. (Corresponding author)FZJ*

1992
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2574, IV, 154 p. (1992)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/19105

Report No.: Juel-2574

Abstract: Die genaue Kenntnis der thermodynamischen Temperatur als Prozeßparameter ist sowohl in vielen industriellen Anlagen als auch in weiten Bereichen der Forschung erforderlich. Die Rauschthermometrie stellt eine Meßmethode zur Temperaturmessung dar. Sie basiert auf dem thermischen Rauschen (Nyquist-Theorem:) eines elektrischen Widerstandes. Aufgrund des geringen Signalpegels werden durch ein Vergleichsverfahren die Absolutmessung der thermischen Spannungen sowie die Kalibrierung der Elektronik vermieden. Mittels zweikanaliger Leitungsführung werden parasitäre Rauschspannungen durch die Korrelationstechnik eliminiert. Kombinierte Thermoelement-Rauschthermometer-Sensoren (TE-RT) ermöglichen die kontinuierliche Temperaturerfassung mit den Thermoelementen sowie die jederzeitige $\textit{in situ}$ Nachkalibrierung der Thermoelemente mit dem Rauschthermometer. Jede zeitliche Anderung des magnetischen Flusses in den RT-Materialien, insbesondere in ferromagnetischen TE-Schenkeln, durch magnetische Wechselfelder und mechanische Erschütterungen entziehen dem Vergleichsverfahren die Grundlage, da das Meßsignal infolge der Einkopplung induzierter Spannungen nicht mehr ungestört ist. Ziel dieser Arbeit war es, das hohe Genauigkeitsniveau des Rauschthermometers zu sichern, obwohl die Sensoren und Zuleitungen von Wechselmagnetfeldern und mechanischen Erschütterungen ummagnetisiert werden. Nach Einführung in die Methodik des Rauschthermometers sowie nach Abschätzung des Störpotentials metallischer, insbesondere ferromagnetischer Materialien wurde mit dem Aufbau einer Apparatur zur Messung der magnetischen Suszeptibilität ein wichtiges Kriterium zu einer optimierten Materialwahl geschaffen. Neben der Kopplung benachbarter Leitungen sowie der Einkopplung von Störungen über den Rauschwiderstand stellen die induzierten Störeinkopplungen aus ferromagnetischen Abschirmungen und Adern in benachbarte Leitungen ein großes Fehlerpotential dar, zu dem die jeweilig notwendigenMaßnahmen zur Fehlerminimierung herausgearbeitet wurden. Anhand von realen Konfigurationen wurden die Störbeiträge in Abhängigkeit einer Vielzahl von Parametern in Wechselmagnetfeldern und bei mechanischer Erschütterung untersucht. Es wurden zu den etablierten Materialien unproblematischere alternative Werkstoffe gefunden und herausgestellt. Mit der elektromagnetischen Schirmeng sowie der Vormagnetisierung wurden sehr wirkungsvolle Maßnahmen zur Eliminierung bzw. Unterdrückung magnetischer Störeffekte dahingehend optimiert, daß selbst bei der Verwendung ferromagnetischer Aderwerkstoffe eine zuverlässige Temperaturmessung gewährleistet ist. Die gesammelten Erkenntnisse wurden in die Installation von RT-Meßstellen in einer Hochtemperaturanlage ($\textbf{H}$eiß-$\textbf{I}$sostatische $\textbf{P}$resse) eingebracht und optimierten die Meßstellen, die so Temperaturmessungen mit relativen Fehlern kleiner 0 .5 % erlauben.

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